电气自动化的节能设计研究

摘 要：随着我国经济的发展，现代化的工业厂区建筑逐渐向节能、高效、安全等方面发展，这对厂区的电气自动化发展提出了新的要求，如何在降低损耗的情况下实现对电源的高效利用，成为了现代化工业厂区设计的热点与难点，基于此，文章对新时期工业厂区电气自动化的节能设计进行了积极探讨。

关键词：工业厂区；电气自动化；节能；电机

1 新时期工业厂区电气自动化节能设计的重要性

资源能源危机已成为当今人类面临的主要问题之一，加之我国是发展中国家，粗放型的经济增长模式一定程度上加重了我国的资源能源危机，进而出现了环境公害事件和温室效应等，形成了对资源的浪费和对环境的污染，想要有效减轻资源等的短缺对我国社会发展造成的严重影响，应当不断改善粗放型的经济增长方式，在生产生活活动中实施有效的节能减排对策，通过一系列的措施减少对资源的浪费，并通过对有限资源的合理高效利用来实现经济的发展与繁荣。我国工业用电占全国用电量的65%～70%，但是运行效率低，比先进国家低20%～30%，如何在其生产发展中推广和引用电气自动化节能设计，实现工业生产与自然资源的和谐发展，已成为了新时期人们关注的焦点，电气自动化节能设计已成为节能降耗的主力军。

2 企业设备自动化节能设计

2.1 电机运行中的节能设计

电机拖拽系统是电气系统一个较大的电能消耗单元，运行方案的不合理及综合维护不到位等，都会致使其运行低效，造成大量的电能浪费。大量的发热降低电机系统综合使用寿命，基于此，在进行电机运行的节能设计时应当采用高效可靠、节能经济的电气控制方案。（1）对于运行工况偏离高效区的功率大、运行时间较长的用电系统利用变频调速控制方式改变传统的继电器控制方式，进而进行动态调节电源输入端电源频率，利用对电机转速的调控让整个电机拖拽系统的输出与输入达到平衡状态，实现节能降耗。（2）交流电机串级调速实现电机无级平滑调速，低速时机械特性比较硬，特别是晶闸管低同步串级调速系统。双闭环串级调速系统框图如图1所示。

以上调速系统一方面使系统参数便于调整，另一方面接近于理想过渡，调整性能好，动态响应快，起动时间短，系统抗干扰能力强，节能效果也很理想，应当推广应用。（3）为达到电机的最佳运转工况，可改变电机的动容量，通过构筑合理群控呼梯节能控制系统，对电机进行合理的调度分配管理，降低其系统能耗，达到节能降耗的目的。

从（1）、（2）式可见风机节能三要素是流量Q（t）、扬程（t）、整体运行效率%（Q、H）在运行水泵、风机时，为达到节能目标只有减少流量、降低扬程、提高效率三个手段。

（1）在满足工艺情况下，尽量降低扬程和流量。（2）使用高效调速装置，如变频器、串级调速、液力耦合器、内反馈调速器、电磁滑差调速器。（3）降低电机的富裕容量，提高电机运行效率，减少无功损耗。（4）改造管路，减少阻力扬程损失，减少水泵、风机的总扬程和压力。（5）根据用户的实际使用情况，对原有风机进行改造，改变风机的气动性能，使风机在高效区工作。

2.3 配电线路的节能设计

在工业厂区的建设方面，配电线路承载着为设备输送电力重担，用电系统不仅存在因集肤效应而产生的线损，还存在功率因素低下、谐波干扰电能质量等问题。根据电力系统构架和其他特点，充分考虑对现场实际情况实施谐波治理改造，安装节电器、省电霸，对电源优化处理，同时优化用电系统。为了降低线路传输中的电能损耗，减小导线的电阻值极为重要，应当从以下几个方面来进行：（1）导线材质的选用方面，应当选电阻率非常小的材料，这样有利于线路传输中的电能损耗的降低。（2）缩短导线的长度，特别是在布线的时候尽量减少弯路。（3）减小负荷中心与变压器的距离，进而缩短供电距离。（4）选用一些横截面积比较大的导线，增加导线的横截面积，使得线路传输过程中的电能损耗通过降低导线的电阻值而得到有效减少，完成节约电能的目标。

2.4 空调节能设计

空气湿度是造成被控参数变化的主要原因，加之风的大小会改变空气湿度，在进行空调节能设计方面，可设计为变风控制系统，这样可改变风量的大小，却不会改变风的温度。运用时，根据室内人数的变化而变化逆风的转速，使得送入房间的风量不会出现太大的波动，始终控制在参数之内。另外，在变风量的末端采用风机代替风阀的形式，使得风量的需求可及时反馈给风机，实现风转速的调节控制，在不同需求下，根据传感器监控的得出的参数指标，进行风转速的改变，这样就不会出现系统的过载现象，也在一定程度上减少了维护的费用。

2.5 照明设施的节能设计

厂区照明设施的设计方面，应重点考虑到工业生产对光照的需求，如进行光源强度的合理设置，避免工业厂区因太追求照明条件而造成的能源浪费情况。在设计时的灯具选择方面，首先应保证灯具的配光曲线在深、广照方面趋于平衡，使其发挥最佳的照明效果，促进节能；此外，应采用LED灯替代老式的照明装置，LED灯是依靠半导体发光器件将电能直接转化为光能的，剔除了一些中间转化环节，减少了电能损耗，还具有发光的亮度高这一特点，且克服了传统的老式灯具频繁闪烁的问题，达到了节能减排的目的。

2.6 弱电系统的节能设计

电气自动化工业厂区内部布设安保系统对工业企业的发展也有一定的积极意义，诸如入侵报警系统、监控系统以及门禁系统等等，使用这些弱电系统，将其供电线路与其他设备的供电线路区分开来，采用节能效果良好的UPS不间断电源，实现弱电系统的稳定运行，可对工业厂区生产过程进行有效监督和管理，在降低能耗方面也实现了节能减排的效果，从而达到工业厂区生产的良好运行[3]。

3 结束语

综上所述，新时期工业厂区的电气节能设计是一项复杂的系统化工程，需要从各个方面来进行设计，文章本着节能减排及促进工业企业发展的目的，对新时期的工业厂区进行了低压配电线路的节能设计、照明设施的节能设计等一系列设计措施，实现了工业厂区电气节能目的，有效节省了工业厂区建设的费用，促进了人与自然的可持续发展，对促进我国经济社会的不断发展具有很重要的现实意义。

参考文献

[1]赵亚建.智能楼宇建筑电气节能现状及节能设计研究[J].华章，2012，22：278.

[2]刘静.谈建筑电气节能设计技术的合理利用[J].山西建筑，2013，5：186-188.

[3]沈玉良.工业电气节能设计的重要性与中小型化工厂中的应用[J].科技传播，2012，2：22+16.

[4]姚福来，张燕芳.电气节能控制方法与实践[D].2009，1.